We have been doing Joint Research with AT & T Bell Laboratories, New Jersey Institute of Technology, and University of Ryode Island for Fundamental Research on Ionized Cluster Beam (ICB) Processes by Grant under The Monbusho International Scientific Research Program. The investigations of ICB processes by these groups could provide important and useful results to each group.The experimental results obtained during the research term;namely (1) atomic-scale observations by Scanning Tunneling Microscopy (STM) of the early stages of film growth, and (2) recent studies of the detailed composition of beams from ICB sources, have led to a new understanding of the origins of the extraordinary properties of thin films deposited by ICB methods. The presence of a small fraction of atoms is the form large clusters initiates a novel sequence of film growth steps staring with the immediate formation of stable islands for film growth.In addition, a gas cluster ion source was newly developed and clust
… Moreers with the size range of several hundreds to thousands of molecules were generated with this apparatus. For impacts with large clusters, We observed unique properties of the materials modified by the implantation, sputtering, and cleaning processes. These results can be applied to the development of new technologies for surface treatment.(2)クラスタービームの基礎現象を明確にするためにロードアイランド大学のノースビー教授を中心に共同研究を行った。本研究では,クラスターイオンビームの発生,固体の照射現象を明らかにするためにカスクラスタービームを形成しておこなった。この結果クラスターイオンビームの発生メカニズムが明らかになり,極低エネルギーイオンビームの発生を確かめた。また固体衝突時のモーメンタム変換が極めて効果的におこり,ラテラルスパッター効果等の新現象を実験的に確認し,応用上極めて重要であることを明らかにした。これは,原子レベルの超平坦表面形成,無損傷表面クリーニンクなどに役立ち,工学応用に極めて有効であることも分った。(平成4年度の成果)(1)単原子状やクラスター状のイオンビームを用いた薄膜形成プロセスを原子レベルで精度よく観測して究明するために,超高真空型STM装置を整備しておこなった。具体的には,金やアルミニュームなどの金属イオンビームを原子的清浄表面をもつシリコンなどの基板上に照射して,薄膜形成初期過程を観察し,クラスターイオンビームの作用が単原子ビームの場合と異なることを明らかにした。(2)クラスタービームの照射効果における基礎現象を明らかにするために,クラスタービームの薄膜堆積効果とイオン照射効果を分離しておこなうためにガスソースクラスタービーム装置を製作しておこなった。この結果,低エネルギー効果,多体衝突効果など諸データーを実験的に求めた。また分子動力学法による計算機実験によって衝突のメガニズムを明らかにし,実験とよい対比を得た。(3)研究成果(2)をさらに発展させ質量分離したガスクラスターイオンビームを用い工学的に重要な,無損傷表面クリーニング,高スパッター(単原子イオンの100倍),極薄イオン注入技術などの基礎データーを得,新たにガスクラスターイオンビームプロセス技術を提案した。本研究では,ICBの基礎実験を,米国における拠点大学・研究所と密接に交流し,共同研究をおこなった。この結果クラスターイオンビームと固体表面との相互作用の基礎データーから応用に至るクラスターイオンビームプロセスの基礎が明らかになった。さらに次世代技術として有効なガスクラスターイオンビームプロセスを提案した。 Less